人教版 (2019)选择性必修 第一册4 波的干涉教学演示课件ppt

这是一份人教版 (2019)选择性必修 第一册4 波的干涉教学演示课件ppt，共33页。PPT课件主要包含了目录索引，探究点一波的叠加，探究点二波的干涉等内容，欢迎下载使用。

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一、波的叠加几列波相遇时能够保持各自的运动特征,继续传播,在它们重叠的区域里,介质的质点同时参与这几列波引起的振动,质点的位移　　　　这几列波单独传播时引起的位移的　　　　。 　　不仅是位移,速度、加速度都等于两列波引起的矢量和
二、波的干涉1.概念频率相同、相位差恒定、振动方向相同的两列波叠加时,某些区域的振动总是　 　、某些区域的振动总是　　 ,这种现象叫作波的干涉。  　　　　　加强区域和减弱区域相互间隔且不随时间变化2.能发生干涉现象的条件(1)两列波的频率相同。(2)两列波的相位差恒定。(3)两列波的振动方向相同。3.干涉是波特有的现象,只要满足干涉条件,一切波都能发生干涉现象。4.跟衍射一样,干涉也是波特有的现象。
情境链接 如图所示,敲一下音叉并使其缓慢转动,周围的人会听到声音忽强忽弱,你能解释这种现象吗?
提示 声波的干涉现象。
教材拓展教材P75“波的干涉示意图”中,若沿S1、S2的连线建立x轴,沿连线的中垂线建立y轴,则图中的振动加强线(红实线)、振动减弱线(红虚线)似乎是一条条双曲线,对此,你有何评论?
提示 振动加强线(红实线)、振动减弱线(红虚线)是一条条双曲线。假设P点在某条加强线(或减弱线)上,则距离|S1P-S2P|=nλ(n=0,1,2,…)或|S1P-S2P| =(2n+1) (n=0,1,2,…),根据函数知识可知到两个定点距离差为常数的点的集合就是双曲线。
易错辨析(1)两列波相遇后各自的运动特征不会受到影响。(　　)(2)两列波干涉时,在振动加强的区域各质点的位移总是最大。(　　)(3)两列波在介质中叠加,一定产生干涉现象。(　　)
振动加强的区域各质点在做振动,位移有时等于0。
两个运动的小球相遇后会发生碰撞而各自改变运动状态。在空间传播的两列波相遇后是否也会像两个小球那样各自改变原来的运动状态呢?
要点提示 两列波相遇后不会像两个小球碰撞那样改变原来的运动状态,它们都保持各自的运动状态,彼此都没有受到影响。
1.波叠加时的特点(1)位移是几列波单独传播时引起的位移的矢量和。(2)各列波独立传播。
2.波的叠加原理理解波的叠加原理是波具有独立传播性的必然结果,由于总位移是几个位移的矢量和,所以叠加区域的质点的位移可能增大,也可能减小,如图所示。
【例1】 波源甲、乙分别在一根水平放置的绳的左右两端,两波源发出的波在绳中的传播速度均是1 m/s。在t=0时刻绳上的波形如图(a)所示。则根据波的叠加原理,以下叙述正确的是(　　)
A.当t=2 s时,波形如图①所示;当t=4 s时,波形如图②所示B.当t=2 s时,波形如图①所示;当t=4 s时,波形如图③所示C.当t=2 s时,波形如图②所示;当t=4 s时,波形如图①所示D.当t=2 s时,波形如图②所示;当t=4 s时,波形如图③所示
解析 当t=2 s时,根据传播速度可知,它们相互重叠,由于振动方向相反,故振动减弱,波形如图②所示;当t=4 s时,各自传播了4 m,由于互不干扰,所以波形如图③所示,故选项D正确。
对点演练1.两列简谐波沿x轴相向而行,波速均为v=0.4 m/s,两波源分别位于A、B处,t=0时刻的波形如图所示。当t=2.5 s时,M点的位移为　　　　 cm,N点的位移为　　　　 cm。 
解析 在t=2.5 s时两列波传播的距离均为Δx=vΔt=1 m,如图所示。对A波而言,M点的位移为0,对B波而言,M点的位移为2.0 cm,根据波的叠加原理可知,此时M点位移为2.0 cm。分别对A、B波而言,N点的位移均为0,故叠加后N点的位移为0。
如图所示,操场中两根竖直杆上各有一个扬声器,接在同一扩音机上,一位同学沿着AB方向走来。他听到的声音会有什么变化?为什么?
要点提示 声音忽强忽弱,因为声波发生了干涉现象。
1.对波的干涉现象的理解(1)波的叠加是不需要条件的,任何频率的两列波在空间相遇都会叠加。(2)干涉图样的产生是有条件的,必须是两列波的频率相同、相位差恒定、振动方向相同,如果两列波的频率不相等,在相遇的区域里不同时刻各质点叠加的结果会不相同,得不到干涉图样,干涉图样是稳定的。(3)明显的干涉图样和稳定的干涉图样意义是不同的,形成明显的干涉图样除了要满足干涉条件外,还必须满足两列波振幅差别不大。振幅越是接近,干涉图样越明显。
(4)振动加强的点和振动减弱的点始终以振源的频率振动,其振幅不变(若是振动减弱点,振幅可为0),但其位移随时间发生变化。(5)振动加强的点的振动总是加强,但并不是始终处于波峰或波谷,它们都在平衡位置附近振动,有的时刻位移为零。(6)振动减弱的点的振动始终减弱,位移的大小始终等于两列波分别引起位移的大小之差,振幅为两列波的振幅之差。如果两列波的振幅相同,则振动减弱点总是处于静止状态,并不振动。
2.干涉图样及其特征(1)干涉图样:如图所示。
(2)特征:①加强区和减弱区的位置固定不变;②加强区始终加强,减弱区始终减弱(加强区与减弱区不随时间变化);③加强区与减弱区互相间隔。
【例2】 波源S1和S2的振动方向相同,频率均为4 Hz,分别置于均匀介质中x轴上的O、A两点处,OA=2 m,如图所示。两波源产生的简谐横波沿x轴相向传播,波速为4 m/s。已知两波源振动的初始相位相同。求:(1)简谐横波的波长;(2)O、A间合振动振幅最小的点的位置。
答案 (1)1 m　(2)见解析解析 (1)设简谐横波波长为λ,频率为f,则v=λf,代入已知数据,得λ=1 m。(2)以O为坐标原点,设P为OA间的任意一点,其坐标为x,则两波源到P点的波程差Δl=x-(2-x),0≤x≤2,其中x、Δl以m为单位。
方法技巧　振动“加强点”与“减弱点”的判断(1)理论判断法
①设波源S1、S2振动情况完全相同,它们产生的两列波在同一介质中传播。如图所示,对介质中的任一点P,离两波源距离分别是S1P、S2P,P点到波源的距离差Δx=S1P-S2P。
a.当Δx=nλ(n=0,1,2,…)即距离差为波长的整数倍时,P点为振动加强点;b.当Δx=(2n+1) (n=0,1,2,…)即距离差为半个波长的奇数倍时,P点为振动减弱点;②若两列波波源振动步调相反,则上述结论反之即可。
(2)现象判断法若某点总是波峰与波峰(或波谷与波谷)相遇,该点为振动加强点;若总是波峰与波谷相遇,则该点为振动减弱点。
对点演练2.(多选)如图所示,两个相干波源S1、S2产生的波在同一种均匀介质中相遇。图中实线表示某时刻的波峰,虚线表示的是波谷,下列说法正确的是(　　)A.a、c两点的振动加强,b、d两点的振动减弱B.e、f两点的振动介于加强点和减弱点之间C.经适当的时间后,加强点和减弱点的位置互换D.经半个周期后,原来位于波峰的点将位于波谷,原来位于波谷的点将位于波峰
解析 波的干涉示意图所示的仅是某一时刻两列相干波叠加的情况。形成干涉图样的所有介质质点都在不停地振动着,其位移的大小和方向都在不停地变化着。但要注意,对于稳定的干涉图样,振动加强和减弱的区域的空间位置是不变的。a点是波谷和波谷相遇的点,c点是波峰和波峰相遇的点,都是振动加强的点,而b、d两点都是波峰和波谷相遇的点,是振动减弱的点,故选项A正确;e点位于加强点的连线上,为加强点,f点位于减弱点的连线上,为减弱点,故选项B错误;相干波源叠加产生的干涉是稳定的,振动加强点和振动减弱点的位置不会随时间变化,故选项C错误;因形成干涉图样的介质质点也是不停地做周期性振动,经半个周期步调相反,故选项D正确。
1.(生活中的干涉现象)下列现象属于波的干涉现象的是(　　)A.面对障碍物大喊一声,过一会听见自己的声音B.将一个音叉敲响,人围绕它走一周,将听到忽强忽弱的声音C.在障碍物的后面可以听到前面的人说话的声音D.一人敲一下长钢管的一端,另一人紧贴长钢管的另一端,先后听到两次声音
2.(波的叠加)(2023四川遂宁校级联考)如图所示,实线和虚线表示两个波长和振幅都相同的简谐横波(各只有半个波形),两波在同一根弹性绳上分别向左、向右传播,某一时刻两列波的位置如图所示,P、Q、S表示弹性绳上的三个质点,下列说法正确的是(　　)A.该时刻,P的速度向上,Q的速度为零,S的速度向下B.该时刻P的速度向下,Q的速度为零,S的速度向下C.该时刻P、Q、S都处于各自的平衡位置,各点振动速度相同D.该时刻P、Q、S都处于各自的平衡位置,但Q的速度最大
解析 P在实线上向上振动,在虚线上也向上振动,所以P点向上振动,Q处是波峰与波谷叠加处,振动减弱,两波的振幅相等,所以此点静止不动,同理可知,S点向下振动,故A正确,B、C、D错误。
3.(干涉图样的理解)如图所示,S1、S2是两个相干波源,它们的相位及振幅均相同。实线和虚线分别表示在某一时刻它们所发出的波的波峰和波谷。关于图中所标的a、b、c三点,下列说法正确的是(　　)A.a质点振动减弱,b、c质点振动加强B.a质点振动加强,b、c质点振动减弱C.再过 后,b、c两质点都将处于各自的平衡位置,振动将减弱D.a点一直在平衡位置,b点一直在波峰,c点一直在波谷